本發(fā)明涉及流量控制，尤其涉及一種液流電池的流量控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、在全球能源結構向清潔化、低碳化轉型的趨勢下，液流電池因具備儲能容量大、循環(huán)壽命長、安全性高等優(yōu)勢，成為大規(guī)模儲能領域的研究熱點。液流電池的工作原理基于電解液在電極之間的流動實現電能與化學能的相互轉換，其性能表現與電解液的流量密切相關。合適的流量能夠確保電極表面的活性物質及時補充，維持穩(wěn)定的電化學反應速率，提高電池的充放電效率和容量保持率。

2、液流電池在實際運行中，其工作環(huán)境復雜多變，溫度、壓力、電解液濃度等因素會對流量產生影響，但傳統(tǒng)的系統(tǒng)難以全面、實時地考慮這些因素的變化，導致流量控制存在一定誤差，影響電池性能的穩(wěn)定性。

3、首先，傳統(tǒng)液流電池的流量控制系統(tǒng)控制算法參數固化，面對液流電池運行中溫度變化、電解液成分波動等復雜工況時，無法動態(tài)優(yōu)化調節(jié)策略，易導致流量控制偏差，影響電池性能穩(wěn)定性；其次，監(jiān)測與分析能力不足。傳統(tǒng)系統(tǒng)僅側重流量單一參數監(jiān)測，對電堆內阻、電解液濃度均衡度等關聯參數缺乏綜合監(jiān)測與分析，難以從多維度精準定位流量異常的原因，降低了流量調控的精準性。此外，傳統(tǒng)系統(tǒng)多采用開環(huán)或簡單閉環(huán)控制，未建立基于多影響系數的流量預測模型，無法提前預判流量需求變化趨勢；同時，缺乏對控制效果的實時評估與優(yōu)化迭代，容易因工況突變或設備老化導致流量控制偏差累積，影響電池長期運行性能。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的上述缺陷，本發(fā)明的實施例提供一種液流電池的流量控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種液流電池的流量控制系統(tǒng)，包括流量數據獲取模塊、第一流量分析模塊、第二流量分析模塊、流量預測分析模塊、流量控制判斷模塊、流量控制調節(jié)模塊及流量控制優(yōu)化模塊；

3、流量數據獲取模塊：用于采集液流電池運行過程中的流量數據，并將液流電池運行過程劃分為n個監(jiān)測子區(qū)域；

4、第一流量分析模塊：用于對電解液流速偏差率、管道壓力突變率及電解液溫度偏差進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數；

5、第二流量分析模塊：用于對電解液濃度、電堆內阻及電流密度進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第二流量影響系數；

6、流量預測分析模塊：基于各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數和第二流量影響系數，建立流量預測指數模型，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數；

7、流量控制判斷模塊：基于各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的預測流量，將其與實際流量對比，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數，并對其進行判斷是否進行流量控制調節(jié)；

8、流量控制調節(jié)模塊：用于接收流量控制判斷模塊中流量偏差異常的數據，通過控制器對各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量進行控制調節(jié)；

9、流量控制優(yōu)化模塊：用于對經過控制調節(jié)后的流量數據進行控制優(yōu)化，并實時顯示各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制結果。

10、優(yōu)選的，所述流量數據獲取模塊的執(zhí)行方式具體如下：

11、通過傳感器獲取液流電池運行過程中的流量數據，所述流量數據包括第一流量數據和第二流量數據，所述第一流量數據包括電解液流速、管道壓力以及電解液溫度；所述第二流量數據包括電解液濃度、電堆內阻以及電流密度；

12、將目標液流電池確定為目標監(jiān)測對象，將目標液流電池運行過程確定為目標監(jiān)測區(qū)域，并將目標液流電池運行過程進行區(qū)域劃分，劃分為n個監(jiān)測子區(qū)域，并對其進行編號，依次編號為1，2，...，i，...，n，i為各監(jiān)測子區(qū)域的編號。

13、優(yōu)選的，所述第一流量分析模塊的執(zhí)行方式具體如下：

14、基于第一流量數據獲取電解液流速偏差率、管道壓力突變率及電解液溫度偏差；

15、第一步，獲取電解液流速偏差率，具體為：獲取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液流速，同時從管理數據庫中提取液流電池的電解液基準流速，分別將其代入公式，得到第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液流速偏差率 vdri，其中， fvi表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液流速，i=1，2，3，...，n，i為各監(jiān)測子區(qū)域的編號；

16、第二步，獲取管道壓力突變率，具體為：獲取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的管道壓力值，由公式，計算得到第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的管道壓力突變率 pmri，其中，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域在初始時刻 t1測量的管道壓力值，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域在結束時刻 t2測量的管道壓力值；

17、第三步，獲取電解液溫度偏差，具體為：獲取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液溫度，同時從管理數據庫中提取液流電池的電解液基準溫度，分別將其代入公式，得到第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液溫度偏差 tdri，其中， ti表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液溫度；

18、第四步，讀取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液流速偏差率、管道壓力突變率及電解液溫度偏差，并對其進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數，計算公式具體如下：

19、，其中， fici表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數，表示預設的允許最大電解液流速偏差率，表示預設的允許最大管道壓力突變率，表示預設的允許最大電解液溫度偏差，分別表示電解液流速偏差率、管道壓力突變率及電解液溫度偏差的權重系數，且。

20、優(yōu)選的，所述第二流量分析模塊的執(zhí)行方式具體如下：

21、第一步，獲取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電堆內阻和電流密度，通過公式，計算得到第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電堆內阻增長率，其中，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電堆內阻，表示液流電池的初始電阻，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電流密度，表示液流電池的初始電流密度；

22、第二步，讀取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電堆內阻增長率和電解液濃度，并對其進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第二流量影響系數，計算公式具體如下：

23、，其中， sici表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第二流量影響系數，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液濃度均衡度。

24、優(yōu)選的，所述第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液濃度均衡度的獲取方式具體如下：

25、計算第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液濃度平均值，計算公式為，其中，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域內第j個采樣單元的電解液濃度，j表示各采樣單元的編號，j=1，2，3，...， mi， mi表示第i個監(jiān)測子區(qū)域內的采樣單元的總數量，i為各監(jiān)測子區(qū)域的編號；

26、計算第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的電解液濃度均衡度，計算公式具體為：

27、。

28、優(yōu)選的，所述流量預測分析模塊的執(zhí)行方式具體如下：

29、讀取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數和第二流量影響系數，建立流量預測指數模型，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數，計算公式具體如下：

30、，其中， tpii表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數， fici表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數， sici表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第二流量影響系數，為指數函數。

31、優(yōu)選的，所述流量控制判斷模塊的執(zhí)行方式具體如下：

32、讀取第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數 tpii，通過公式，計算得到第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的預測流量 tpi，其中，表示電池設計流量，表示修正系數，表示流量效率；

33、獲取第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的實際流量，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數，計算公式具體如下：

34、，其中， cdci第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數；

35、基于各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數，對各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差進行判斷，具體如下：

36、讀取各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數，將其與預設的流量控制偏差系數閾值對比，若某監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數小于預設的流量控制偏差系數閾值，則判斷該監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量無偏差異常，不需要進行流量控制調節(jié)操作；若某監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數大于或等于預設的流量控制偏差系數閾值，則判斷該監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量偏差異常，將該監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量偏差異常數據標記為該監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量偏差判斷結果，并將異常數據傳輸至流量控制調節(jié)模塊進行流量控制調節(jié)。

37、優(yōu)選的，所述流量控制調節(jié)模塊的執(zhí)行方式具體如下：

38、接收流量控制判斷模塊中流量偏差異常的數據，通過控制器對各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量進行控制調節(jié)，通過控制器控制調節(jié)的公式如下：

39、，其中，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域在第k次采樣時刻控制器輸出的流量控制量增量，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域第k次采樣時刻液流電池的流量偏差，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域第k-1次采樣時刻液流電池的流量偏差，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域第k-2次采樣時刻液流電池的流量偏差，分別表示第i個監(jiān)測子區(qū)域的比例、積分和微分系數；

40、，其中，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域在第k次采樣時刻液流電池的控制信號，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域在第k-1次采樣時刻液流電池的控制信號，k表示各采樣時刻的編號；其中，， tpi表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池的預測流量，表示第i個監(jiān)測子區(qū)域液流電池在第k次采樣時刻的實際流量。

41、如上所述，本發(fā)明提供的一種液流電池的流量控制系統(tǒng)，至少具有以下有益效果：

42、本發(fā)明提供的一種液流電池的流量控制系統(tǒng)，通過將液流電池運行過程劃分為各監(jiān)測子區(qū)域，采集各監(jiān)測子區(qū)域的流量數據，分別通過對電解液流速偏差率、管道壓力突變率及電解液溫度偏差進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第一流量影響系數；對電解液濃度、電堆內阻及電流密度進行分析，得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的第二流量影響系數；進而通過建立流量預測指數模型，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量預測指數，根據流量預測指數分析得到預測流量，將其與實際流量對比，分析得到各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制偏差系數，并對其進行判斷是否進行流量控制調節(jié)，通過控制器對各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量偏差異常數據進行控制調節(jié)，并對經過控制調節(jié)后的流量數據進行控制優(yōu)化，實時顯示各監(jiān)測子區(qū)域液流電池的流量控制結果。本發(fā)明能夠實時量化各因素對流量需求的耦合影響，動態(tài)調整控制策略，顯著提升復雜工況下的流量控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效避免局部流量異常導致的電池性能衰減，并通過閉環(huán)反饋機制持續(xù)優(yōu)化控制參數，不僅縮短了工況突變時的響應時間，還降低了運維成本。此外，本發(fā)明不僅顯著提升了液流電池流量控制的智能化水平，還有效增強了系統(tǒng)的運行效率、可靠性和經濟性，對于推動液流電池技術的進一步發(fā)展和應用具有重要意義。